一种改性云母片、云母板及制备方法和应用与流程

本发明涉及加热绝缘，具体地，涉及一种改性云母片、云母板及制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来在新能源汽车行业快速发展的背景下，动力电池作为新能源汽车的核心部件，其性能不断提升，电池能量密度逐步提升成为总体趋势。在汽车动力电池热管理中，主要包括两大范畴，一是电池的散热管理，一是电池的保温管理。电池在车辆运行过程中产生大量的热量且随着时间的累积在相对狭小的空间内内积聚。由于电池包内电芯的密集堆放，也在一定程度上造成中间区域散热相对更困难，加剧了电热芯间的温度不一致，其结果会降低电池的充放电效率，影响电池的功率，严重时还会导致热失控，影响系统的安全性和寿命。在低温下，锂离子电池会出现内阻增大、容量变小的现象，极端情况更会导致电解液冻结、电池无法放电等情况，电池系统低温性能受到很大影响，造成电动汽车动力输出性能衰减和续驶里程减少，严重情况会导致瞬间的电压过充，造成内部短路，进一步有可能会发生冒烟、起火甚至爆炸的情况。电动汽车电池系统低温充电安全问题在很大程度上制约了电动汽车在寒冷地区的推广。

2、云母制品在新能源汽车行业中主要作为动力电池热失控防护材料使用。云母材料一般加工为云母板使用，具有优异的耐高温绝缘性能，在500℃-1000℃的使用环境下，仍能保持良好的绝缘性能。云母板具有良好的抗弯强度和硬度，耐酸碱、耐老化，可加工成各种形状，在高温下不产生有毒气体。目前云母材料应用于电池热失控防护主要用于模组与模组间及模组与电池盖之间，随着无模组化趋势的发展，云母材料将应用在电芯与电池盖间进行热失控防护。

3、云母片绝缘性能较好，阻燃性较高，是电、热的不良导体。但在新能源电池包中，过多的云母片及夹层或覆盖设置，严重影响了新能源电池的热扩散及热均匀性能。尤其在夏日的高速上，极大负荷的电池内部产生过量余热，无法有效的散热至电池包外部；再如，冬季电池包外部的保温装置或加热装置，在电池包外部不断的提供热量，但由于内部云母片为热的不良导体，外部热量很难进入电池内部，寒冷地区电池处于“趴窝”或“无法启动”的困境。

4、因此，如何提升云母片的散热及加热保温性能成为目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改性云母片、云母板及制备方法和应用，该云母片具有较好的散热及加热保温性能。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备改性云母片的方法，该方法包括：

3、将石墨烯、氧化锌、远红外辐射粉、偶联剂和分散剂与水性云母分散液混合，搅拌分散均匀，然后进行沉淀、过滤，得到改性云母浆料；所述石墨烯、氧化锌、远红外辐射粉、偶联剂和分散剂的质量比为1：(1-30)：(0.5-15)：(0.1-10)：(0.1-10)；将所述改性云母浆料进行压制、烘干、切割，得到改性云母片。

4、可选地，所述石墨烯、氧化锌、远红外辐射粉、偶联剂和分散剂的质量比为1：(5-20)：(1-10)：(0.5-5)：(0.5-5)。

5、可选地，所述石墨烯、氧化锌和远红外辐射粉在水性云母分散液中的总含量为20-40％。

6、可选地，所述石墨烯的层数为1-5层，粒径为5-10μm。

7、可选地，所述水性云母分散液的质量浓度为5-60mg/ml。

8、可选地，所述改性云母片的厚度为10-1000μm。

9、可选地，所述远红外辐射粉包括电气石、麦饭石、蛭石和陶瓷改性玻璃粉中的一种；所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、木质素偶联剂和锡偶联剂中的一种；所述分散剂包括纳米纤维素、甲基纤维素、聚吡咯烷酮和羧甲基纤维素钠中的一种。

10、可选地，所述搅拌速度为300-500r/min；所述烘干温度为80-100℃，时间为1-5h。

11、本发明第二方面提供一种改性云母片，所述改性云母片通过本发明第一方面提供的方法制备而成。

12、本发明第三方面提供一种云母板，所述云母板包括自上而下依次固定连接的第一云母片、第一改性云母片、第二云母片、第一石墨烯电热复合云母片、第一载流条、第三云母片、第二载流条、第二石墨烯电热复合云母片、第四云母片、第二改性云母片和第五云母片；所述第一改性云母片和所述第二改性云母片各自独立地为本发明第二方面提供的改性云母片。

13、可选地，所述第一石墨烯电热复合云母片和所述第二石墨烯电热复合云母片各自独立地通过在云母片表面涂覆第一石墨烯或第二石墨烯得到。

14、可选地，所述云母板还包括粘结剂，所述第一云母片、第一改性云母片、第二云母片、第一石墨烯电热复合云母片、第一载流条、第三云母片、第二载流条、第二石墨烯电热复合云母片、第四云母片、第二改性云母片和第五云母片彼此之间通过热压所述粘结剂固定连接。

15、可选地，所述粘结剂厚度为20-30μm；所述热压压力为5-10mpa，热压温度为180-220℃，热压时间为2-3h。

16、本发明第四方面提供一种电热设备，所述电热设备包括本发明第三方面提供的云母板。

17、通过上述技术方案，本发明利用石墨烯的导热性能，对云母片进行改性，所制备的改性云母片不仅能实现简单加热，还具有较好的导热性，可以促进温度的传导以及热量的散失，充分提升云母片的散热及加热保温性能。通过层压叠合各云母片得到的云母板，可以在保证云母片绝缘性能前提下，能够实现加热和良好导热，有利于对温度的热管理控制。

18、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种制备改性云母片的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯、氧化锌、远红外辐射粉、偶联剂和分散剂的质量比为1：(5-20)：(1-10)：(0.5-5)：(0.5-5)；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯的层数为1-5层，片径为5-10μm；

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改性云母片的厚度为10-1000μm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述远红外辐射粉包括电气石、麦饭石、蛭石和陶瓷改性玻璃粉中的一种；

6.一种改性云母片，其特征在于，所述改性云母片通过如权利要求1-5中任意一项所述的方法制备而成。

7.一种云母板，其特征在于，所述云母板包括自上而下依次固定连接的第一云母片、第一改性云母片、第二云母片、第一石墨烯电热复合云母片、第一载流条、第三云母片、第二载流条、第二石墨烯电热复合云母片、第四云母片、第二改性云母片和第五云母片；

8.根据权利要求7所述的云母板，其中，所述第一石墨烯电热复合云母片和所述第二石墨烯电热复合云母片各自独立地通过在云母片表面涂覆第一石墨烯或第二石墨烯得到。

9.根据权利要求7所述的云母板，其中，所述云母板还包括粘结剂，所述第一云母片、第一改性云母片、第二云母片、第一石墨烯电热复合云母片、第一载流条、第三云母片、第二载流条、第二石墨烯电热复合云母片、第四云母片、第二改性云母片和第五云母片彼此之间通过热压所述粘结剂固定连接；

10.一种电热设备，其特征在于，所述电热设备包括权利要求7-9中任意一项所述的云母板。

技术总结本发明涉及一种改性云母片、云母板及制备方法和应用，该方法包括：将石墨烯、氧化锌、远红外辐射粉、偶联剂和分散剂与水性云母分散液混合，搅拌分散均匀，然后进行沉淀、过滤，得到改性云母浆料；将所述改性云母浆料进行压制、烘干、切割，得到改性云母片。本发明利用石墨烯的导热性能，对云母片进行改性，所制备的改性云母片不仅能实现简单加热，还具有较好的导热性，可以促进温度的传导以及热量的散失，充分提升云母片的散热及加热保温性能。技术研发人员：翟庆彬,马贺然,张佑专,曹春雷,周杨,宋亚滨受保护的技术使用者：甘肃旭碳新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1